跨座式單軌車輛國產(chǎn)化回顧與應用展望
——長春軌道客車股份有限公司原副廠長 騰茂根
城市軌道交通經(jīng)過一百多年來的發(fā)展和應用，已經(jīng)有許多種制式。最普遍、最廣泛、也是歷史最長的，當數(shù)鋼輪鋼軌形式，一般稱輪軌系統(tǒng)。現(xiàn)在說的單軌車實際上也有上掛式的、跨座式的以及其他形式的。今天所指的跨座式單軌車，是車輛通過走行輪、平衡輪、導向輪跨騎在一根走行軌上，相對通常鐵路的兩條軌道而言，單軌車則行駛在一根軌道上，如，重慶市較新線。當然，單軌還可以分為單軸和雙軸等不同類型，和重慶項目幾乎同時興建的馬來西亞吉隆坡單軌系統(tǒng)就是單軌轉(zhuǎn)向架的兩軸車，車輛比較短，只有10米左右，載客量也要小不少。
一、重慶項目車輛的主要技術參數(shù)
重慶較新線單軌車是兩軸轉(zhuǎn)向架，全車四根軸，每根車軸軸重為11.0噸，列車分為四輛、六輛、八輛編組。兩端頭車長15,500mm，中間車長14,600mm，在不同編組情況下的載客量如下表所示。
列車的主要技術參數(shù)：
最高運行速度：75km/h
最高結構設計速度：80 km/h
最大坡道：60‰
最小平面曲線半徑：50m
平均減速度不小于：1.1m/s2
受電方式：1500V DC 三軌受電
牽引控制方式：調(diào)頻調(diào)壓控制交流牽引
制動方式：再生制動、電阻制動和電空協(xié)調(diào)配合制動
空氣制動：電空操縱轉(zhuǎn)換成液壓盤型制動
列車設有：IGBT元件的輔助逆變器
空調(diào)與通風：每輛車有兩臺單元式空調(diào)機組
制冷量＝19000kcal/h×2
噪音：車外 小于75db（A）
車內(nèi) 小于73db（A）
眾所周知，這種大運量的跨座式單軌車于上世紀六十年代起在日本誕生，主要由日本公司為主開發(fā)推廣，至今已有四十來年的時間。除東京成田機場線外，大阪、東京、多摩、小倉等城市相繼建成單軌系統(tǒng)，去年，單軌系統(tǒng)在日本沖繩也已正式運行。重慶較新線項目就采用了這種技術，通過中日合作方式生產(chǎn)車輛等設備。
二、較新線引入單軌系統(tǒng)的原因
重慶是我國著名的山城，老城區(qū)道路坡道起伏大、彎道多、半徑小、城市道路狹窄、人口密度相當大。要解決市民的出行就必須沿著既有道路的走向建設軌道交通。在地下建地鐵投資大，地面條件不好，因此只能建高架。經(jīng)過廣泛的調(diào)查研究，通過對幾種交通制式的比較，用戶認為選用跨座式單軌交通系統(tǒng)比較適合較新線的要求。經(jīng)國內(nèi)專家的論證、評審，重慶市報國家發(fā)改委、建設部并經(jīng)批準，重慶市建設了中國第一條跨座式單軌交通系統(tǒng)，該工程也被列入西部大開發(fā)的十大工程之一。
三、車輛國產(chǎn)化的實施
我有幸從1997年就參與了這個項目，擺在車輛制造商面前的一大問題是：這是一個建設項目，必須按計劃、安全有效地投入運行，不允許出現(xiàn)重大錯誤和失敗，而我國沒有單軌車輛的制造經(jīng)驗，成熟的技術只有日立公司具有。根據(jù)國家提出的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)政策，必須達到一定的國產(chǎn)化率。如何解決這一矛盾，又怎樣把握這個比率？一系列的問題擺在中國制造商的面前，也擺在了日方的面前。開始雙方對這一問題的認識又是很不相同，合作經(jīng)歷了一段艱難的過程。經(jīng)過反復討論，結合我方的實踐最終確定了國產(chǎn)化四步走的方案。整個項目21列車計84輛分四個階段。
第一步：從日立公司引進兩列整車，由中方參與日方的整車設計過程，開展設計聯(lián)絡。在這個階段，我們了解了日立的設計思路、設計標準以及對零部件制造的要求。當日立公司在制造二列樣車時，長春客車廠按照合同派出了800多人次的工程技術人員和關鍵零部件操作工人在現(xiàn)場接受培訓，為我方制造做好技術準備。同時，大斷面鋁合金型材、超薄型空調(diào)機組等按照日立公司的圖紙進行試制。這兩列車在日方的大力支持下，提前運抵重慶。這兩列車的引進過程，也是中方進一步理解和接受日立技術的過程。
第二步：長春客車廠制造車體及內(nèi)裝，轉(zhuǎn)向架和牽引控制設備等關鍵部件由日立提供。中方制造車體、裙板、司機室設備、車內(nèi)設備、空調(diào)機組等。這一階段開始遇到的困難是大斷面薄壁鋁型材的生產(chǎn)，成品率比較低，有些型材扭曲超差，筋板斷裂。重慶西南鋁加工廠經(jīng)過反復摸索修改，工藝逐步得到提高，克服了裙板制造中的難點，使國內(nèi)生產(chǎn)的第一、第二列車趕在2004年底運抵重慶。當時的運輸工作也是一個難題，以往輪軌車輛的運輸只要掛上交貨列車就可以沿鐵路走，而單軌車要裝在貨車上才可沿鐵路運輸。一般的平板車、元寶車又超高。為此我們又專門設計制造了運輸單軌車的鐵路運輸車輛承運。現(xiàn)在從長春運往重慶的單軌車都是靠這種專用車運輸?shù)模搅乱延邪肆熊囘\到重慶，投入6月28日全線正式運行。
第三步：從第13列車開始，用長春客車廠生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向架。在跨座式單軌車的安全運行中，轉(zhuǎn)向架占有重要地位。這種轉(zhuǎn)向架不同于輪軌系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向架，它有兩條長長的的腿，安裝平衡輪。因此在機械加工時必須要有足夠高度的龍門加工中心（或龍門數(shù)控銑床）。為此，工廠根據(jù)這一要求，從國外定購了機床。由于到貨較晚一時趕不上需要，為不影響轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)，工廠委托了著名的富拉爾基機床廠加工首批構架。現(xiàn)在國產(chǎn)的轉(zhuǎn)向架已經(jīng)組裝成型。
第四步：國產(chǎn)化工作中對日立公司提供的牽引控制系統(tǒng)也作了慎重的安排。在最后的9列車時，4列車的份額由永濟工廠承擔配套，關鍵的核心零部件由日立公司提供。當時，日立與永濟的合資企業(yè)還沒有成立，但我們考慮到在此前的北京13號線上，日立與永濟已經(jīng)有合作的業(yè)績，我們相信由永濟牽頭，日立作技術支持能做好這項工作。現(xiàn)在雙方的合資企業(yè)已經(jīng)成立，相信條件會更好。這也為單軌車牽引控制系統(tǒng)的進一步國產(chǎn)化打下良好的基礎。
四、幾個體會
1、國產(chǎn)化工作是國家產(chǎn)業(yè)政策所要求的，正在大力推行，制造企業(yè)和項目建設單位都必須遵循，但針對不同的項目卻有不同的要求和內(nèi)容。既不能盲目又不能停滯不前；既要保證達到一定的國產(chǎn)化率，又必須保證制造的車輛能安全可靠。這在跨座式單軌車項目中，矛盾十分突出。如何把握這個尺度，哪些部件國產(chǎn)、哪些部件進口，必須按照時間、技術做認真的分析和確定，踏踏實實地進行，并一步一步提高。
2、國產(chǎn)化工作不單純是中方制造廠的問題，也牽涉到日方是否認同和接受。一開始，這也成了這一項目能否進行的關鍵。因為中、外方處在不同的角度，對問題的認識也是不同的，還有各自的商業(yè)利益，談判起來特別困難。日立公司開始擔心中方制造的質(zhì)量達不到要求，而影響了日方的聲譽。經(jīng)過我們多次反復地進行介紹，日方對此十分重視，很多專家先后到長春等工廠進行考察、了解。日立公司當時幾位交通事業(yè)部的本部長也先后到長春考察訪問，還有朝陽貿(mào)易的社長也到工廠指導，雙方逐步統(tǒng)一了認識。因此，國產(chǎn)化的四大步是中日雙方統(tǒng)一認識的共同成果。沒有外方的支持、配合，在短時間內(nèi)中方也難以完成整車的制造任務。解決這一難題的關鍵是中方必須從日立獲得技術轉(zhuǎn)讓，并達成長期合作協(xié)議。長春客車廠從日立購買了全部車體、轉(zhuǎn)向架的圖紙，并簽署了二十年長期合作的協(xié)議，如果長春客車廠在重慶這一項目上能夠提供合格的車輛，日立公司也不能在中國再找別的廠家合作，長春客車廠生產(chǎn)這種類別的車輛也不允許再找其他合作伙伴。這一協(xié)議的形成推動了車輛的國產(chǎn)化工作。
3、國產(chǎn)化工作有難度，也有風險。較新線項目，在國內(nèi)列入西部大開發(fā)十大工程之中，也是國內(nèi)軌道交通的一個示范項目，只能成功，不能失敗，重要性不言而喻。重慶市政府和軌道交通總公司領導十分重視，反復落實。對制造廠的國產(chǎn)化工作給予了極大支持。市政府領導幾次到長春調(diào)查、訪問，實事求是地解決各種問題。為了長春客車廠試制單軌車轉(zhuǎn)向架，沈曉陽總經(jīng)理和我一起去國家發(fā)改委申請立項、爭取資金支持。西鋁廠的型材一度出了些問題，市政府有關部門總是到現(xiàn)場協(xié)調(diào)，提供幫助。由于各方的努力，才使這個項目得以順利進行。當我們乘坐著車輛行走在線路上的時候，在腦海中不斷展現(xiàn)出各方通力合作、互相支持、積極配合的情景。
五、跨座式單軌系統(tǒng)在中國的應用展望
這種交通系統(tǒng)雖然在日本已有四十來年的運行歷史，但在中國畢竟是首次，今天可以說取得了可喜的成功。凡是來重慶乘坐過單軌車的政府領導、專家和普通百姓都認為在重慶這樣的城市地理條件下，這種交通系統(tǒng)是比較合適的。
其原因有：
1、是在道路的高架梁上運行，噪音比輪軌系統(tǒng)低得多，行走在步行街上的行人只要不抬頭往上看，就感覺不到列車在上面運行。
2、重慶市現(xiàn)有道路坡道大、彎道多、曲線半徑小，而單軌系統(tǒng)能滿足60‰的坡道，最小曲線半徑50m。
3、線路的軌道梁對道路景觀的影響比較小，每延米的土建重量只有輪軌系統(tǒng)的一半左右，對墩柱的承載要求小得多，特別在嘉陵江沿岸依山傍水，不僅對原有景觀沒有破壞，一定程度上還增加了沿線美景。
我認為這些原因使這條線路一建成就得到了較為廣泛的認同。當然這些意見和觀點，決不是對其他交通系統(tǒng)的否定，不同的條件應該有不同的交通制式，這里只是對重慶市較新線項目建設地面線路選擇跨座式單軌系統(tǒng)認為是合理的、正確的。
基于以上理由和本人對國內(nèi)一些城市的調(diào)查了解，就技術角度而言（不考慮政治因素、資金來源、合作模式等），我認為有些城市選擇這種交通系統(tǒng)是比較合理的。
例如：——古城西安。在規(guī)劃軌道交通時首先不得不考慮的是地面有城墻，地下有文物。不能因為建設軌道交通去破壞古都城墻，而走地下可能又會碰到××宮殿××兵馬俑等無價之寶。建立跨座式單軌系統(tǒng)只要樁基不影響地下文物，遇墻就爬坡，就比較容易解決這一難題。估計客流也可滿足要求。
——園林城市。同樣建地面線會拆除較多的古建筑，但單軌線路因建筑體量相對較小，舊城、老城彎道多、曲線半徑也較小，且南方河道又多，在沿岸建樁柱也較為合適。事實上，在迪斯尼樂園等早有運量較小的單軌車。如果把解決交通問題和觀光結合起來，應該是有前景的選擇。
——某些大城市。從機場到市內(nèi)如果要建設軌道交通，單軌車相對來說也比較容易。因為一般都有高速公路，只要在中間的綠化帶內(nèi)建樁柱，既不要再去征地拆遷，也不必大量砍伐樹木。
